内螺纹管接头注塑模具设计.docx
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内螺纹管接头注塑模具设计
内螺纹管接头注塑模具设计
西南科技大学网络教育
毕业设计（论文）
题目名称：
内螺纹管接头注塑模具设计
年级：
08秋层次：
□本科
专科
学生学号：
88160250339指导教师：
张庆松
学生姓名：
尹冕技术职称：
讲师
学生专业：
机电一体化技术学习中心名称：
重庆学习中心
西南科技大学网络教育学院制
毕业设计（论文）
任务书
题目名称 内螺纹管接头注塑模具设计
题目性质
真实题目□虚拟题目
学生学号88160250339指导教师张庆松
学生姓名尹冕
专业名称机电一体化技术技术职称讲师
学生层次高起专学习中心名称重庆学习中心
2010年5月26日
毕业设计（论文）内容与要求：
1注塑模的设计是本专业的主攻方向，是集工程制图、机械工程材料、极限配合与公差、机械零件设计、模具设计基础等相关专业课的综合应用，与本专业的研究内容存在紧密联系。
2随着中国工业的崛起，塑料以其低廉的成本，良好的工艺性，在各个领域迅速得到发展。
塑料的使用日渐普及。
对塑件要求也越来越高，研究塑件的生产工艺，成了各个工业的共同课题。
3在当今经济飞速发展的同时，消费者对塑件的质量要求越来越高。
为满足客户需要，模具的生产与设计也应上一个新的台阶。
本次设计的内螺纹管接头，采用UG三维造型合理利用避开了以前其他软件造型多种不足之处。
保证了外观和塑件的尺寸精度。
毕业设计领导小组负责人：
2010年月日
毕业设计（论文）
成绩考核表
过程评分
评阅成绩
答辩成绩
总成绩
百分制
等级制
1、指导教师评语
建议成绩指导教师签字：
2010年月日
2、
论文评阅教师评语
建议成绩评阅教师签字：
2010年月日
3、毕业答辩专家组评语
建议成绩答辩组长签字：
年月日
4、毕业设计领导小组推优评语
组长签字：
年月日
摘要
随着制造业和计算机软硬件的发展，模具已经得到了快速发展和广泛的应用，因此对各种塑料制品的模具设计具有重要的理论意义和实际应用价值。
本模具是一个内螺纹管接头的注塑模具。
设计内容包括介绍注塑成型技术的发展过程及零件注塑模具的设计，塑料注塑模的设计计算以及模具结构设计、注塑机的选用、浇注系统的设计等方面。
本次设计的制品为30%玻纤增强尼龙。
利用UG来完成制品模三维模型，利用CAD来完成其装配图和零件图。
关键词内螺纹管接头 塑料 注塑模 注塑机 UG CAD
ABSTRACT
Withmanufacturingandcomputerhardwareandsoftwaredevelopment,moldhasbeenarapiddevelopmentandwideapplication,soallkindsofplasticproducts,molddesignhasimportanttheoreticalandpracticalvalue.
Thisisaninjectionmouldthatproducttheinnertrachealadapter.Thedesigncontentsincludestointroducethedevelopmentprocessoftheinjectionmouldtechniqueandthedesignoftheinjectionmoulds.Thedesigncalculationoftheplasticmouldincludesthestructuredesignofthemould,theselectingofplasticinjectionmouldmachine,andthepoursystemdesign,andsoon.
Thedesignoftheproductsis30%glassfiberreinforcednylon.UGtocompletetheproductmodelusingthree-dimensionalmodel,usingCADtocompletetheassemblydrawingandpartsdrawing.
Keywordfemaleconnectorinjectionmouldplasticinjectionmouldmachineugcad
引言
注塑成型技术发展概况
注塑成型是一种注射兼模塑的成型方法，又称注射成型。
通用注塑方法是将聚合物组分的粒料或粉料放入注塑机的料筒内，经过加热、压缩、剪切、混合和输送作用，使物料进行均化和熔融。
注塑是塑料成型加工最普遍和最早的成型方法。
在工业革命末期，塑料、橡胶开始面世，而最初发明的成型方法就是注塑成型法。
近年来高分子材料的品种得到迅速的发展，而这些材料的特性差异很大，普通注塑已不再能适应这些材料的工艺要求，因此在通用注塑成型基础上又发展了其他许多注塑方法，主要有：
（1）、热固性塑料注塑
（2）、结构发泡注塑
（3）、多组发泡注塑
（4）、反应注塑成型
注塑成型设备的近况
近年来，中小型注塑机的技术发展非常迅速，就工艺参数而言不同有所提高；合模力在100吨级以上之注塑机的塑化能力从60年代的50～60kg/h提高到现在的100kg/h；500吨级从过去200kg/h提高到400kg/h；注射速度从过去的100mm/s提高到现在的250mm/s，有的高达450mm/s；启闭模速度从过去的16～20mm/min提高到现在的30mm/min；注射压力从过去的118～137MPa提高到现在的177～245MPa。
从目前来看，各自都在发展，在市场上均有竞争能力。
但不论哪种型式的注塑机，发展方向都必向低能耗、低噪音、锁模力容易控制、运行平稳、安全可靠和便于维修方向发展。
尽管大型注塑机有回升的趋势，发展大型注塑机的技术不可忽视，但是就目前注塑机的产量来看，仍以中小型居多。
现在注塑机具有能自动输送、快速调机、监测正常工作和“诊断”等程序，这就对注塑机的机械、电器、液压、自动化仪表和微机应用提出更高的要求；实现对系统压力、流量和计量的多级或无级控制。
第一章注射系统
1.1注射系统的组成
1.合模系统
2.注射系统
3.加热冷却系统
4.液压系统
5.润滑系统
6.电控系统、安全保护和监测系统
1.2塑料成型的基本过程
1.塑化过程
现代式的注射机基本上采用螺杆式的塑化设备，塑料原粒（称为物料）自从送料头以定容方式送入料筒，通过料筒外的电加热装置和料筒内的螺杆旋转所产生的摩擦热，使物理熔化达到一定温度后即可注射，注射时动作是由螺杆的推进来完成的。
2.充模过程
熔体至注塑机的喷嘴喷出后，进入模具的型腔内，将型腔内的空气排出，并充满型腔，然后升至一定压力，使熔体的密度增加，充实型腔的每一个角落。
充模过程是注射成型的最主要过程，由于塑料熔体流是非牛顿流动，而且粘度很大，所以存在压力损耗、粘度变化、多股汇流等现象，影响塑件的质量。
因此充模过程的关键问题——浇注系统的设计就成为注射模设计过程中的重点。
现代的设计方法已经运用了计算机辅助设计以解决浇注系统设计中的疑难问题。
3.凝固脱模过程
塑件在型腔内固化后，必须采用机械的方式把它从型腔内取出。
这个动作由脱模结构来完成，不合理的脱模结构对塑件的质量有很大影响。
但塑件的形状是千变万化的，必须采用最有效和最好的脱模方式。
第二章零件分析及材料性能
2.1零件分析
内螺纹管接头是一种较新型的电线管道接头，主要用于要求较高的电线管道。
该零件特点在于两端有两个反向的内螺纹孔，需要两个螺纹型芯。
零件两端设有反向的内螺纹，可方便的将两端的电线管道连接起来，并且在垂直管道的方向上设有一阶梯孔用于电线的90度角的转向，并且在该方向设有4个固定孔，用于接头的固定。
根据零件图可以看出，零件尺寸比较小，按照起工作要求，其精度等级可选取一般精度要求，这里取7级精度。
2.2材料性能
本次内螺纹管使用的材料为30%玻纤增强尼龙，尼龙设计有如下特点:
1.结晶料,熔点较高,熔融温度窄,热稳定性差,料温超过300C,滞留时间超过30min即分解,较易吸湿,须预热干燥,含水量不得超过0.3%。
2.流动性好，易溢料,用螺杆式注射机时,螺杆应带止回环,宜用自锁式喷嘴,并应加热。
3.成形收缩范围和收缩率大，方向性明显，易发生缩孔、凹痕、变形等。
4.模温按塑件壁厚在20～90C范围内选取，注射压力按注塑机类型、料温、塑件形状尺寸、模具浇注系统选定,成形周期按塑件壁厚选定.树脂粘度小时,注射冷却时间应取大,注射压力应取高，并用白油作脱模剂。
5.增大流道和浇口可减少缩孔、凹痕。
表2.2.130%玻纤增强尼龙的主要技术指标
密度（g/cm3）
1.35
抗拉屈服强度（MPa）
7
比容（cm3/g）
0.74
拉伸弹性模量（MPa）
6.02～12.6x103
吸水率24h（%）
0.5～1.3
冲击强度
kj/m2
无
缺口
76
收缩率（%）
0.2～0.8
缺口
17.5
熔点（C）
250～265
弯曲强度（MPa）
215
热变形温度（C）
0.45MPa
262～265
硬度（hb）
15.6
1.8MPa
245～262
体积电阻率（欧．cm）
5x1015
2.3塑件分析计算
1.塑件体积
从UG中的零件体积计算,算得零件的体积为66.37cm3
2.塑件质量
30%玻纤增强尼龙的密度为1.35g/cm3
塑件质量M=1.35x66.37=89.60g
3.模型体积的计算
由立体模型,大概算得:
注系统体积V=3.14r2h
=3.14x3x3x60
=1.70cm3
第三章注射机类型的选择及校核
3.1注射机的分类
注射机为热塑性或热固性塑料注射成型所用的主要装备，按其外形可以简单的分为立式、卧式、直角式三种。
卧式注射机的结构图如下。
根据注射机的工作过程，一般可将注射机分为以下几个部分：
1.注射装置、2.锁模装置、3.液压传动和电器控制
卧式注射机
1-锁模机构2-注射装置3-机身
图3.1卧式注射剂结构图
3.2注射机类型的选择
根据该产品的注射形式和所需塑料用量等要求，选用卧式注射机SZ200/1000,由上海第一塑料机械厂生产。
表3.2.1注射机的主要技术参数如下:
型号
SZ200/1000
拉杆内间距（mm）
315x315
结构型式
卧式
移模行程（mm）
300
理论注射容量（cm3）
210
最大模具厚度（mm）
350
螺杆直径（mm）
42
最小模具厚度（mm）
150
注射压力（MPa）
150
锁模形式
双曲轴
注射速率（g/s）
110
模具定位孔直径（mm）
125
塑化能力（g/s）
14
喷嘴球直径（mm）
15
螺杆转速（r/min）
10～250
喷嘴口孔径（mm）
4
锁模力
1000
3.3注射机有关工艺参数的校核
注射模是安装在注射机上使用的，模具与注射机应当相互适应，各个参数的设置和校核必须参照注射机的类型及相关尺寸进行设计，否则模具就无法与注射机合理匹配，注射过程也无法正常进行。
注射机的需要校核的有关参数：
1.最大注射量的校核
2.注射压力的校核
3.锁模力的校核
4.安装部分相关尺寸的校核
5.开模行程的校核
6.注射机顶出装置的校核
第四章浇注系统的设计
4.1浇口形式
根据塑件的结构分析，采用直接浇口式。
直接浇口又叫中心浇口、主流道型浇口。
由于它的尺寸大，故固化时间长，延长了补缩时间。
注射压力直接作用在塑件上，容易产生残留应力。
当采用这种浇口时,主流道的根部不宜设计得太粗,否则该处的温度高，容易产生缩孔。
流道选取圆形截面,其效率高，截面积大，流道的表面积小，可减少流道内的压力损失，减少传热损失。
图4.1浇口套形式
4.2成型零部件的设计
4.2.1型腔分型面的设计
选择分型面一般根据以下原则：
a.分型面的位置要不影响制品的精度和外观
b.尽量简单，避免采用复杂形状，是模具制造增加困难
c.要尽量有利于塑料制品的脱模和抽芯
d.有利于浇注系统的合理设置
e.尽可能与料流末端重合，以有利于系统的排气
按上面的原则，选取内螺纹管接头的下表面为分型面。
4.2.2排气槽的设计
该注射模属于小型模具，在推杆的间隙和分型面上都有排气效果，已能满足要求，故不再考虑开排气槽。
4.3成型零件的设计
（1）模具型腔内径计算公式：
DM=（D+DQ-
）+
z（mm）
（2）型芯径向尺寸的计算
模具型芯径向尺寸是由制品的内径尺寸所决定的，与型腔径向尺寸的计算原理一样，分为两个部分来计算：
dM=（D1+D1Q+
）-
z
内螺纹管接头内径长度跟宽度上的最大尺寸分别为：
d1=85mm
=1.2，d2=22mm
=0.56
dM1=（85+85x0.5%+
x1.2）-0.3=86.325-0.3
（3）型腔壁厚与底板厚度的计算
注射成型模腔壁厚的确定应满足模具刚度好、强度大和结构轻巧、操作方便等要求。
从刚度计算一般要考虑下面的几个因素：
1.使型腔不发生溢料
2.保证制品的顺利脱模，为此，要求型腔允许的弹性变形量小于制品冷却固化收缩量
3.保证制品达到精度要求，制品有尺寸要求，某些部位的尺寸常要求较高的精度，这就要求模具型腔有很好的刚度。
按整体式计算侧壁厚度：
根据公式tc=
4.4推杆结构设计
推杆脱模机构设计的基本原则如下：
1.推杆的直径不能过细，应有足够的刚度和强度，能承受一定的推力。
一般推杆直径为2.5～15。
对于直径为2.5以下的推杆最好做成台阶形状。
2.推杆应设在塑料制品最厚及收缩率大的凸模或者镶件附近，但不能离凸模和镶件配固定孔过近，以免影响固定板的强度。
3.推杆分布要合理，使推出塑料制品使受力均匀，以保证塑料制品不变形。
4.塑料制品靠近主流道处的内应力大，易碎裂，因此，在主流道处应尽量不设推杆。
5.为了避免推杆与侧抽芯机构发生冲突，推杆要避开侧抽芯处，如果必须设计推杆时，应考虑复位机构。
4.5导向结构设计
导向机构的设计原则如下：
1.导柱（导套）应对称分布在模具分型面的四周，其中心至模具外缘应有足够的距离，以保证模具强度和防止模板变形。
2.导柱（导套）的直径应根据模具尺寸来选定，并应有足够的强度。
3.导柱和导套应有足够的耐磨性。
4.为了便于塑料制品脱模，导柱最好装在定模板上，但同时也装在动模板上，这就根据具体情况而定的。
图4.5导柱与导套的配合形式
4.6抽芯结构设计
4.6.1抽芯机构的分类
1.机动抽芯开模时，依靠注射机的开模动作，通过抽芯机构来带动活动型芯，把型芯抽出。
机动抽芯具有脱模力大、劳动强度小、生产率高和操作方便等优点，在生产中广泛采用。
按其传动机构可分为以下几种：
斜导柱、斜滑块抽芯、齿轮齿条抽芯等。
2.手动抽芯开模时，依靠人力直接或通过传递零件的作用抽除活动型芯。
3.液压抽芯活动型芯的抽出，依靠液压筒进行。
其优点是根据脱模力的大小和抽出距离的长短可更换抽芯液压筒，因此能得到较大的脱模力和较长的抽芯距，由于使用高压液体为动力，传递平稳。
其缺点是增加了操作工序，同时还要有整套的抽芯液压装置，因此使用范围受到限制，一般很少用。
4.6.2抽芯结构设计
此设计零件有两个内螺纹型芯，为提高生产效率，在此采用液压抽芯。
开模时，利用液压马达通过连轴套带动传动轴转动，从而，带动轴上的齿轮转动，通过齿轮啮合把动力传到另一齿轮，齿轮转动时，带动齿轮内圈上的螺纹转动，最后，达到带动螺杆（也即螺纹型芯）转动，螺纹型芯一边旋转一边退出型腔，从而达到抽芯的目的。
在此要注意的是，因为两型芯在同一直线上，相反方向上同时退出，为此，在设计齿轮啮合时时，在另一对齿轮处要加上一个中间齿轮，才能达到同时相反方向上抽出的效果。
4.7冷却系统的设计
注射成型时，模具温度直接影响塑料填充和塑料制品的质量，也影响注射周期。
因此在使用模具时必须对模具进行有效的冷却，使模具温度保持在一定范围。
4.7.1影响冷却通道设计的因素
1、模具结构形式
2、模具的大小及成型投影面积
3、塑料制品熔接痕的位置
4、浇口和流道的布设及其结构
4.7.2冷却系统设计的基本原则
1、冷却通道离凹模壁不能太远也不能太近，通常其边距为10～20mm。
2、冷却通道的设计和布置应与塑料制品的厚度相适应。
3、冷却通道不应通过镶块和镶块接缝处。
4、冷却通道内不应有存水和产生回流的部位，应畅通无阻，冷却通道直径一般为9～12mm。
5、凹模凸模要分别冷却，要保持冷却平衡。
6、模具主流道部位常与注射机喷嘴接触，是模具上温度最高的部位，应加强冷却，在必要时单独冷却。
7、水管接头的部位，要设置在不影响操作的方向，通常朝向注射机的背面。
8、水管与水嘴连接处必须密封。
9、复式冷却循环系统应并联而不应串联。
10、进出口冷却水温差不宜过大，避免造成模具表面冷却不均匀。
4.7.3冷却系统的形式
冷却通道的布局，应根据塑料制品形状及其所需冷却温度的要求而定。
冷却通道的形式有直通式、圆周式、多级式、螺旋式、循环式及喷流式等。
本设计采用直通式冷却通道。
4.7.4冷却装置设计
1冷却装置的形式冷却装置的形式有沟道冷却装置、管道冷却装置、导热冷却装置等，本设计采用管道冷却装置。
2冷却水管设计
由于此零件复杂，型芯较多，所以冷却管道的孔数设计为5个。
选取模具凹模冷却水管直径d=16mm
其余冷却水管直径d=10mm
结论
经过两个月的紧张而又忙碌的毕业设计，自己深感在设计过程中受益匪浅。
毕业设计是对大学三年中所学的专业知识一次系统的总结、复习；有机地检验所学基础知识水平、实践能力，以及自己动手分析问题、解决问题的能力。
并在此过程中提出改进的方法，为以后在实际的生活及生产中解决具体问题提供了一个良好的契机。
在设计中，从最初的接触到设计课题，查找有关设计资料，查阅有关设计图册，到最初形成自己的设计思想，可以说每一个过程都是自己设计思想的升华，从最初的遇到难题到动手查找资料，以及最终解决问题，在此过程培养了自己理解，消化的能力。
更加拓展了自己的知识视野，实现了知识从感性认识上升到理性认识的飞跃，为以后走上工作岗位打下了良好，坚实的基础。
此外，在设计中，有时自己的思路很容易受到自己知识能力的限制，于此，本人更加清醒地意识到自己知识的不全面，更坚定了学习的决心。
致谢
本设计是在指导老师的亲切关怀和细心指导下完成的，在设计过程中，自始至终凝聚着导师的心血。
老师治学严谨的态度，渊博的学识感染着我。
他那诲人不倦、宽厚朴实的作风给我们留下了深刻的影响，是我学习的榜样，使我终生受益无穷。
在此论文完成之际，特向老师表达诚挚的谢意和最崇高的敬意。
除此之外，在设计进行当中，还得到了其他老师的关心。
他们的无私帮助和耐心指导也是我得以完成本设计的关键。
再此我向他们表示由衷的感谢和深切的问候。
我还要感谢我的一些同学，他们在我最需要帮助的时候无私的伸出了援助之手。
在此，对于他们无私的帮助我表示深深的感谢。
可以说如果没有他们的帮助我就不可能顺利的按时完成毕业设计。
真诚的感谢所有的帮助过我的老师们，同学们、家人和朋友们。
参考文献
1.申树义、高济编；《塑料模具设计》；北京：
机械工业出版社，1999
2.陈万林等编；《使用塑料注射模具设计与制造》；北京：
机械工业出版社，2000
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西安电子科技大学出版社，2001
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5.马晓湘、钟均祥主编；《画法几何及机械制图》（第二版）；华南理工大学出版社，1998
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9.王焕庭、徐善国主编；《机械工程材料》；大连：
大连理工大学出版社，2000
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